Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltschwelle Gatter


von hallo (Gast)


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Ich habe eine Frage wegen der Schwelle wo das Gatter HIGH und LOW 
erkennt...

Ich komme nicht ganz draus wieviel Volt die Schwelle ist bei 5V Speisung 
kann mir jemand helfen habe unten das Datenblatt.?

Vielen Dank

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/MC14081B.pdf

von Markus (Gast)


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Beispiel beim MC14001B

von hallo (Gast)


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Beim 0 Level steht max 1.5V bedeutet das alles was unter 1.5V ist wird 
als low gewertet?

von Harald W. (wilhelms)


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hallo schrieb:

> Beim 0 Level steht max 1.5V bedeutet das alles was unter 1.5V ist wird
> als low gewertet?

Bei diesem Baustein, und dieser Spannung, ja. Bei anderen Bausteinen
und anderen Betriebsspannungen kann das anders sein.
Gruss
Harald

von Wilhelm F. (Gast)


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Bei den Standard-4000-er-Gattern sagt man:

0..30% VCC   : Low
30..70% VCC  : undefinierter Bereich
70..100% VCC : High

Ausnahmen sind natürlich Schmitt-Trigger u.ä..

Quelle: CMOS-Kochbuch. Allgemeine Faustregel über alle Bausteine der 
Serie 4000 über alle Hersteller.

Als Bastler kam ich damit immer gut hin. In der Vor-Internet-Zeit war es 
sowieso schwer, an Datenblätter zu kommen. Man bestellte bei Reichelt 
den Baustein, und bekam eine Marke geliefert, wo man keinen Einfluß 
drauf hatte.

Für Profis: Natürlich immer betreffendes Datenblatt genau vom jeweiligen 
Hersteller beachten.

von Harald W. (wilhelms)


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Wilhelm F. schrieb:

> ...Daten...
> Quelle: CMOS-Kochbuch. Allgemeine Faustregel über alle Bausteine der
> Serie 4000 über alle Hersteller.

Insbesondere Phillips und Motorola waren durchaus nicht gegeneinander
austauschbar. e nach Schaltung musste man da schon aufpassen.
Gruss
Harald

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Das mit den 1.5V und 3.5V ist aber nur die halbe Wahrheit. Besser
(im Sinne von: instruktiver) ist ein Diagramm aus dem Datenblatt des 
HCx4081B von ST Micro, das man hier findet:

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/22373/STMICROELECTRONICS/HCC4081BC1.html

Ich habe das Diagramm oben mal angehängt. Es zeigt 3 Kurvenpaare für 5V, 
10V und 15V Betriebsspannung. Das Verhalten ist dabei qualitativ (aber 
nicht quantitativ) gleich. Weil es am besten zu erkennen ist, schauen 
wir uns die Kurven für 15V an.

Es sind zwei Kurven eingetragen. Zum einen die Ausgangsspannung 
(Y-Achse) vs. Eingangsspannung (X-Achse). Das ist die Kurve mit dem 
scharfen Knick. Man sieht, daß für Eingangsspannungen unterhalb der 
halben Betriebsspannung der Ausgang auf L bleibt und beim Überschreiten 
der "magischen Grenze" praktisch sofort auf H springt. Die genaue Lage 
der Grenze variiert allerdings von Hersteller zu Hersteller, von 
Exemplar zu Exemplar und auch mit der Temperatur. Man legt deswegen die 
erlaubten Pegel nicht sehr nah an die halbe Betriebsspannung, sondern 
läßt noch etwas Luft.

Dafür gibt es zwei weitere gute Gründe. Zum einen können sich sowohl auf 
der Eingangsspannung als auch auf der Betriebsspannung Störungen 
befinden (Rauschen, Brumm). Wenn bspw. auf der Betriebsspannung von 15V 
ein 100Hz Brummen mit 0.5V überlagert wäre (schlechtes Netzteil) und wir 
den Eingang des Gatters fest auf 7.5V legen, dann würde der Ausgang mit 
100Hz hin- und herschalten. Will man nicht haben.

Der zweite Grund ist die andere Kurve im Diagramm. Die mit der kleinen 
Spitze genau im Umschaltpunkt des Gatters. Diese Kurve ist für die 
Stromaufnahme des Gatters in Abhängigkeit von der Eingangsspannung. Man 
sieht hier sehr schön, daß die Stromaufnahme eines CMOS-Gatters beileibe 
nicht immer (fast) 0 ist, sondern nur wenn die Eingangsspannung entweder 
sehr nahe an der Betriebsspannung oder sehr nahe an 0 ist. Genau im 
Umschaltpunkt erreicht die Stromaufnahme ein Maximum (das können einige 
10mA sein, wieder abhängig von Hersteller, Temperatur etc.). Und da man 
CMOS ja gerade wegen der geringen Stromaufnahme verwendet, will man die 
erlaubten Pegel möglichst in Bereiche legen, wo die Stromaufnahme gering 
ist.

Langer Rede kurzer Sinn: über den Daumen sagt man, daß ein CMOS L-Pegel 
bei maximal 20% der Betriebsspannung liegen sollte. Und ein H-Pegel bei 
mindestens 80%. Für 5V Betriebsspannung ergeben sich dann 1V und 4V.


XL

von Wilhelm F. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:

> Langer Rede kurzer Sinn: über den Daumen sagt man, daß ein CMOS L-Pegel
> bei maximal 20% der Betriebsspannung liegen sollte. Und ein H-Pegel bei
> mindestens 80%. Für 5V Betriebsspannung ergeben sich dann 1V und 4V.

Hier sieht man schon, daß zwei verschiedene Daumen zwei verschiedene 
Aussagen machen. ;-)

Wieder andere sagen: Jeder Bereich hat ein Drittel der VCC. Das soll 
auch noch gut funktionieren.

> Genau im Umschaltpunkt erreicht die Stromaufnahme ein
> Maximum (das können einige 10mA sein, wieder abhängig
> von Hersteller, Temperatur etc.).

Da scheiden sich etwas die Geister. Denn es gibt Anwendungen, in denen 
ein Gatter z.B. eines 4011 als Analogverstärker betrieben wird, und die 
Eingangsspannung genau auf U/2 gelegt wird. Manche sagen, das ginge mit 
dem ungepufferten 4011A besser, aber im CMOS-Kochbuch gibt es so ein 
Beispiel mit dem gepufferten 4011B. Der Baustein wird dabei auch nicht 
verglüht.

Beim Pierce-Oszillator funktioniert ein invertierendes Gatter genau so 
als Analogverstärker. Die Grundschaltung ist etwa wie ein invertierender 
OP. Der Gatterausgang wird über einen Widerstand auf den Gattereingang 
gelegt, und dann stellt sich U/2 ganz von selbst ein. Da schwingt auch 
nichts. Es kann allerdings etwas rauschen. Dann schwingt ein Oszillator 
auch besser an.

Eher vermute ich, daß man die Halbleiterprozesse so gut im Griff hat, 
daß die Transistoren bei U/2 schon nur noch eher mäßig leiten.

Aber das sind Spezialitäten. Im CMOS-Kochbuch gibt es eben so einen 
Vorschlag, ein übrig gebliebenes Gatter als Verstärker zu verwenden, 
wenn man in seiner Schaltung auch einen analogen Verstärker braucht, und 
einen separaten Verstärker damit einsparen kann. Die Verstärkung 
berechnet sich übrigens mit -R2/R1, genau wie beim invertierenden OP 
auch. Allerdings hat das Ding in einigen Parametern Grenzen, weil es 
doch kein OP ist.

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